水泥稳定级配碎石基层参考配合比设计.doc

水泥稳定碎石基层配合比设计书
一、设计依据：
1.工程设计图纸
2.公路路面基层施工技术规范
3.公路工程无机结合料稳定材料试验规程《JTG E51-》
4.水泥及混凝土试验规程《JTG E30-》
5.通用一般硅酸盐水泥《GB175-》
6.公路工程土工试验规程《JTG E40-》
7.公路工程集料试验规程《JTG E42-》
二、设计步骤：
1、水泥稳定碎石基层配合比确实定
1.1材料选择
（1）水泥：P.C32.5，技术指标见表1：
表1 水泥试验结果汇总表
检验项目
技术要求
检验结果
细度（%）
＜10
1.0
安定性
两试件煮后增加距离（C-A)均值≤5.0
1.5
初凝时间（min）
＞45
206
终凝时间（min）
＜600
365
抗压强度MPa（3d）
≥10.0
22.6
抗压强度MPa（28d）
≥32.5

抗折强度MPa（3d）
≥2.5
4.4
抗折强度MPa（28d）
≥5.5

（2）俊源石场
压碎值：22.5%；针片状：18.4%；液限：22.4% 塑限指数：3.6
表2 石料筛分和集料级配合成计算结果表

原材料级配

规 格
名 称
配
合比率
原材料级配
37.5
31.5
19
9.5
4.75
2.36
0.6
0.075
0
经过量百分率%
碎石4.75~31.5m
40%
100
99.2
59.0
13.9
4.2
3.4
3.1
2.3
0
碎石9.5~19mm
15%
100
100
98.2
23.2
3.0
8.2
6.4
4.3
0
石屑0~9.5mm
45%
100
100
100
99.1
73.1
48.5
31.0
6.7
0

合成级配
100
99.7
83.3
53.6
35.0
24.4
16.2
4.6
0
规范要求级配中值
100
95
80.5
57
39
26
15
3.5
0
规范要求级配下限
100
90
72
47
29
17
8
0
0
规范要求级配上限
100
100
89
67
49
35
22
7
0

1.2确定水泥剂量掺配范围
依据隆三线设计图纸要求，水泥稳定碎石路面基层，设计要求7d无侧限饱水抗压强度为3.0~4.0MPa，最大不能超出上限，水泥掺量为4.0~5.5%，最大不能超出上限，所以此次设计7d无侧限饱水抗压强度取中值，即3.5MPa为设计值，依据经验水泥剂量按3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%五种百分比配置混合料，即水泥比碎石为3.5：100、4.0:100、4.5:100、5.0:100、5.5:100。
1.3确定最大干密度和最好含水率
首先对三种不一样水泥剂量混合料做标准击实试验，即最小剂量（3.5%）、中间剂量（4.5%）和最大剂量（5.5%），其它两个混合料最好含水率和最大干密度按内插法确定，最终得出最大干密度和最好含水率如表3
表3混合料标准击实试验结果
水泥剂量(%)
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
最好含水率（%）
7.5
7.5
7.6
7.6
7.7
最大干密度（g/cm3）
2.320
2.321
2.322
2.324
2.326
1.4测定7d无侧限抗压强度
1.4.1制作试件
对水泥稳定级配碎石路面基层混合料强度试件制备，按现行无机结合料稳定材料试验规程要求，采取150mm×150mm圆柱体试件，每种水泥剂量按13个试件配制，工地压实度按98%控制，现将制备试件所需基础参数计算以下：
（1） 配制一个水泥剂量一个试件所需多种材料数量，成型一个试件按7000g混合料配制，取水泥和碎石材料含水率为0，先计算水泥剂量为3.5%多种材料数量：
水泥：7000×3.5/(100+3.5)=236.7g
集料：7000×100/(100+3.5)=6763.3g
需加水量：7000×7.5%=525g
（2）制备一个试件所需混合料数量
m=V×pd×k(1+wo)
=1/4×15×15×π×15×2.320×98%×(1+7.5%)
=6479g
m—n%剂量时每个试件所需质量；
V—试模体积（试模内劲尺寸为：150mm×150mm）；
Pd—n%剂量时该混合料最大干密度；
Wo—n%剂量时该混合料最好含水率；
K—工地预期达成压实度(98%)。
（3）用一样方法对水泥剂量为4.0%、4.5%、5.0%、5.5%混合料制件参数进行计算，计算结果列入表4中
表4 混合料制件计算结果表
水泥剂量%
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
水泥
236.7g
269.2g
301.4g
333.3g
364.9g
碎石40%（5~31.5mm）
2705.3g
2692.3g
2679.4g
2666.7g
2654g
碎石15%（9.5~19mm）
1014.5g
1009.6g
1004.8g
1000．0g
995.3g
石屑45%（0~9.5mm）
3043.5g
3028.9g
3014.4g
3000.0g
2985.8g
需加水量
525g
525g
532g
532g
539g
一个试件所需重量
6479g
6481g
6490g
6496g
6508g
1.4.2测定饱水无侧限抗压强度
试件经过6d标准养生（20±2℃），1d浸水，按要求方法测定7d无侧限饱水抗压强度结果如表5，表中Za取1.282计算。
表5 抗压强度试验结果汇总表
水泥剂量%
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
强度平均值MPa
3.4
4.2
5.1
5.8
6.3
强度标准差σ
0.448
0.362
0.181
0.200
0.346
强度偏差系数Cv(%)
13.1
8.6
3.6
3.5
5.5
Rd/(1-ZaCv)
4.2
4.5
4.7
5.2
5.9

是否满足R≥Rd/(1-ZaCv)
否
否
是
是
是
1.4.3确定试验室配合比（目标配合比）
经过下列方法确定水泥最好用量：
（1） 比较强度平均值和设计要求值，依据试验结果水泥剂量为4.0%、4.5%、5.0%、5.5%时，试件强度平均值满足3.5MPa设计值要求。
（2） 考虑到试验数据偏差和施工中确保率，对水泥剂量4.0%、4.5%、5.0%、5.5%时数据经过公式R≥Rd/(1-ZaCv)验算，对二级公路取90%确保率，则系数Za=1.282，经过计算，水泥剂量为4.5%、5.0%、5.5%强度均能满足设计强度指标要求(验算结果见表5)。
（3） 以工程经济考虑，4.5%水泥满足强度指标要求最少水泥剂量，为最好水泥用量，则试验室配合比为水泥：集料=4.5:100，混合料最好含水率为7.6%，最大干密度为2.322g/cm3。
各原材料用量：
由击实得最大干密度为2322kg/m3，即为每立方米混合料干料质量为2322kg/m3；水泥剂量为4.5%；最好含水率为7.6%；干骨料(干土)百分比（筛分确定），大碎石：小碎石：石屑=40%:15%:45%；材料用量以下：
每立方米水泥质量为：2322×4.5%/（1+4.5%）=99.99kg；
每立方米干骨料(干土)质量为：2322-99.99=2222.01kg；
每立方米大碎石质量为：2222.01×40%=888.80kg；
每立方米小碎石质量为：2222.01×15%=333.30kg；
每立方米石屑质量为：2222.01×45%=999.90kg；
每立方米水质量为：2322×7.6%=176.47kg；
所以，试验室配合比为：
水泥：大碎石：小碎石：石屑：水=99.99:888.80:333.30:999.90:176.47
1.4.4 确定生产配合比
相对于施工现场情况，对试验室确定配合比进行调整，依据规范要求，采取集中厂拌法施工时水泥需增加0.5%，拌和时混合料含水率要比试验室最好含水率大0.5%~1.0%，所以调整后生产配合比应该是5.0:100，混合料含水率为8.6%，最大干密度为2.322g/cm3,施工时压实度按98%控制。